Biến tần là gì?

Biến tần là gì?

Nếu bạn chưa biết biến tần gì thì bài viết sau sẽ giải đáp mọi thắc mắc liên quan đến vấn đề này.

Biến tần là gì?

Biến tần là gì?
Biến tần là gì?

Biến tần là thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều ở tần số này thành dòng điện xoay chiều ở tần số khác có thể điều chỉnh được.

Biến tần thay đổi tốc độ động cơ bằng cách nào ?

  • Với công thức : n= 60f/p 

Trong đó : 

– n : tốc độ động cơ

– f: tần số thay đổi 

– p : số cặp cực 

Trong đó chúng ta thấy p là một hằng số thông thường bằng 2 thì để thay đổi tốc độ của motor thì chỉ cần thay đổi tần số đầu vào . Biến tần giải quyết được vấn đề này thay đổi từ 0-50 Hz hoặc thậm chí cao hơn với các máy công cụ .

Nguyên lý hoạt động của biến tần

Nguyên lý cơ bản làm việc của bộ biến tần cũng khá đơn giản. Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng. Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện. Nhờ vậy, hệ số công suất cosphi của hệ biến tần đều có giá trị không phụ thuộc vào tải và có giá trị ít nhất 0.96. Điện áp một chiều này được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Công đoạn này hiện nay được thực hiện thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM). Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn lực hiện nay, tần số chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ.

Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ và tần số vô cấp tuỳ theo bộ điều khiển. Theo lý thuyết, giữa tần số và điện áp có một quy luật nhất định tuỳ theo chế độ điều khiển. Đối với tải có mô men không đổi, tỉ số điện áp – tần số là không đổi. Tuy vậy với tải bơm và quạt, quy luật này lại là hàm bậc 4. Điện áp là hàm bậc 4 của tần số. Điều này tạo ra đặc tính mô men là hàm bậc hai của tốc độ phù hợp với yêu cầu của tải bơm/quạt do bản thân mô men cũng lại là hàm bậc hai của điện áp.

Hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần rất cao vì sử dụng các bộ linh kiện bán dẫn công suất được chế tạo theo công nghệ hiện đại. Nhờ vậy, năng lượng tiêu thụ xấp xỉ bằng năng lượng yêu cầu bởi hệ thống.

Ngoài ra, biến tần ngày nay đã tích hợp rất nhiều kiểu điều khiển khác nhau phù hợp hầu hết các loại phụ tải khác nhau. Ngày nay biến tần có tích hợp cả bộ PID và thích hợp với nhiều chuẩn truyền thông khác nhau, rất phù hợp cho việc điều khiển và giám sát trong hệ thống SCADA.

Các loại biến tần thường dùng hiện nay

– Biến tần AC: Biến tần 1 pha – biến tần 3 pha dùng điện áp AC là loại biến tần phổ biến nhất & được dùng rộng rãi trong công nghiệp . Hầu  như 90% các motor trong nhà máy đều dùng biến tần AC .

– Biến tần DC: Để điều chỉnh điện áp đầu vào 1 chiều cho động cơ DC thì biến tần DC là một lựa chọn phù hợp nhất . Đây là loại biến tần dùng cho các ứng dụng đơn giản .

Biến tần DC
Biến tần DC

– Biến tần thay đổi nguồn điện đầu vào: Nếu chúng ta có một điện áp 1 pha 220V và có một động cơ 3 pha 220V thì có thể dùng biến tần thay đổi nguồn điện đầu vào để khởi động động cơ .

Tương tự nếu chúng ta có điện áp 1 pha 220V mà muốn điều khiển động cơ 3 pha 380V có công suất lớn hơn 2.2Kw thì cần làm các bước sau đây:

– Mua một biến áp 220V sang 380V – tần số 50Hz , tuỳ theo công suất mà chúng ta chọn loại dòng 10-20 A

– Mua một biến tần 3 pha 380V có công suất lớn hơn công suất động cơ khoảng 20%

Đầu tiên cấp nguồn 220V cho biến áp , từ biến áp ra 380V chúng ta cấp cho biến tần. Biến tần sẽ có 3 chân đầu vào L1-L2-L3 chúng ta kết nối nguồn 220V vào chân L1/R và L3/T còn chân L2 không sử dụng . 

Với cách làm này chúng ta đã có thể điều khiển Motor có công suất lớn với nguồn 220V để điều khiển motor 380V.

Đối với các motor 3 pha nguồn 220V có công suất dưới 2.2Kw thì chúng ta chỉ cần dùng biến tần 1 pha 220V ra 3 pha 220V thì có thể dùng trực tiếp mà không cần sử dụng tới máy biến áp.

– Biến tần chỉnh độ rộng xung: Biến tần điều chỉnh độ rộng xung (PWM) là loại biến tần phức tạp nhất. Nó cũng cho phép Motor điện hoạt động hiệu quả hơn. PWM thực hiện điều này thông qua việc sử dụng các bóng bán dẫn. Các bán dẫn chuyển đổi dòng điện một chiều ở các tần số khác nhau và do đó cung cấp một loạt các xung điện áp cho động cơ động cơ điện. Mỗi xung được chia thành từng phần để phản ứng với điện kháng của động cơ điện và tạo ra dòng điện thích hợp trong động cơ điện.

– Biến tần Vector – biến đổi độ rộng xung: Biến tần vector dòng biến đổi độ rộng xung là một loại biến tần mới. Chúng sử dụng một loại hệ thống điều khiển thường kết hợp chặt chẽ với động cơ điện một chiều. Các biến tần có một bộ vi xử lý, chúng được kết nối với động cơ điện thông qua một vòng điều khiển kín. Điều này cho phép bộ xử lý có thể kiểm soát chặt chẽ hơn hoạt động của động cơ điện.

Lợi ích của việc sử dụng biến tần.

Biến tần có thể thay đổi tốc độ động cơ dễ dàng, bởi vậy dòng khởi động của động cơ sẽ không vượt quá 1.5 lần so với dòng khởi động truyền thống bằng sao-tam giác, (4~6) lần dòng định mức.

Nhờ dễ dàng thay đổi tốc độ cho nên có thể tiết kiệm điện năng cho các tải thường không cần phải chạy hết công suất.

Có thể giúp động cơ chạy nhanh hơn, thông thường là 54-60Hz, bình thường là 1500v/p với 50Hz, khi có biến tần thì 1800v/p với 60Hz, giúp tăng sản lượng đầu ra cho máy, tăng tốc độ cho các quạt thông gió.

Biến tần thường có hệ thống điện tử bảo vệ quá dòng, bảo vệ cao áp và thấp áp, tạo ra một hệ thống an toàn khi vận hành.

– Quá trình khởi động từ tốc độ thấp giúp cho động cơ mang tải lớn không phải khởi động đột ngột, tránh hư hỏng phần cơ khí, ổ trục, tăng tuổi thọ động cơ.

– Nhờ nguyên lý làm việc chuyển đổi nghịch lưu qua diode và tụ điện nên hệ số cosphi đạt ít nhất là 0.96, công suất phản kháng từ động cơ rất thấp, gần như được bỏ qua, do đó giảm được dòng đáng kể trong quá trình hoạt động, giảm chi phí trong lắp đặt tủ tụ bù, giảm thiểu hao hụt đường giây.

– Tiết kiệm điện 20-30 phần trăm so với hệ thống khởi động truyền thống.

Lợi ích của việc sử dụng biến tần.
Lợi ích của việc sử dụng biến tần.

Lưu ý khi lắp đặt biến tần

– Kiểm tra từng bộ phận, thành phần của thiết bị để đảm bảo là thiết bị không bị hư hỏng khi vận chuyển.

– Không được nối các chân U/T1, V/T2, W/T3 của biến tần trực tiếp tới nguồn cấp.

– Chỉ những người có chuyên môn về thiết bị mới được phép lắp đặt, đấu dây và bảo trì thiết bị.

– Mặc dù động cơ đã dừng, nhưng điện tích vẫn tích lũy trên mạch điện có thể gây nguy hiểm cho người vận hành

– Nếu biến tần không được sử dụng từ 3 tháng trở lên thì nhiệt độ bảo quản không được cao hơn 30°C. Khuyến cáo là không nên cho biến tần ngừng vận hành hoặc lưu kho nhiều hơn 1 năm vì có thể gây ra điện phân của tụ điện.

– Đảm bảo là mã số seri in trên bao đóng gói phải trùng với mã số seri in trên thiết bị

– Đảm bảo là điện áp cung cấp nằm trong khoảng cho phép được chỉ định in trên thiết bị.

– Lắp đặt thiết bị theo sách hướng dẫn sử dụng.

– Trước khi cấp nguồn, phải đảm bảo là tất cả các thiết bị bao gồm: nguồn cấp, động cơ, board điều khiển và bàn phím phải được kết nối chính xác.

– Khi đấu dây biến tần, phải đảm bảo đấu dây đúng các chân ngõ vào “R/L1, S/L2, T/L3” và các chân ngõ ra ”U/T1, V/T2, W/T3” để tránh gây hư hỏng cho biến tần.

– Sau khi cấp nguồn, có thể lựa chọn ngôn ngữ và cài đặt nhóm thông số bằng bàn phím (KPC-CC01).

– Sau khi cấp nguồn, phải cho biến tần chạy thử với tốc độ thấp sau đó tăng dần từ từ để đạt được tốc độ mong muốn. Điều này rất quan trọng vì nếu tăng tần số lên Max ngay từ ban đầu, Biến tần có nguy cơ bị hư hỏng nếu Động cơ gặp sự cố hoặc hệ thống được thiết kế quá sát hoặc trên tải.

Với bài viết biến tần là gì trên đây, hi vọng mọi người có thể sử dụng biến tần một cách hiệu quả nhất.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *